图 1：拉斯科洞穴中栩栩如生的鹿壁画
文字 |林凤生（上海大学《自然》杂志主编、审稿人）
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物体既在这个位置又不在这个位置，
这种矛盾的不断产生和解决就是运动。
——恩格斯
在静态平面上画出运动的感觉并不容易。千百年来，艺术家们探索和实践了多种表现手法，将物体描绘得栩栩如生。近20年来，科学家们研究了这些绘画方法，发现一些行之有效的思想和绘画方法与心理学、视觉神经科学和脑科学的原理不谋而合，令人惊叹！
心理因素在起作用
早在数万年前，原始艺术家就在洞穴石壁上画出奔跑的野兽。图 1 是一幅生动的法国拉斯科野鹿壁画。
可以看出，当时的艺术家们已经知道如何选择典型的画面来表现野鹿在运动过程中的奔跑。这种方法现在称为“瞬时定格”。后来的艺术家也多采用类似的绘画方法，可见其合理性。由于动物的分开的腿、抬起的头和紧张的肌肉都包含“运动”因素，它是连续运动中的某种瞬间状态。观者看到这幅画面时，根据自己的经验和记忆，自然而然地想到了当下的前后，于是大脑就会联想到它们，产生运动的感觉。我国古代有“飞鸟影不染”的运动说法。说明动与静是一对矛盾。动中有静，静中有动。用静止来表示运动是合理的。
模拟视觉的生理过程
20世纪初，随着火车、飞机等高速移动机械的出现，艺术家的视野大大扩展。在意大利，出现了一个致力于表达物体动态的艺术流派，即未来主义，由法国诗人 Fie Marinetti 以及 Bocconi、Barra 和 Severini 等人领导。他们是一群思想激进、才华横溢的年轻人，他们发表了《未来主义绘画宣言》，赞美青春、机器、运动、力量和速度，并提出：“万物运动的理论应该应用于绘画，所以作品可以产生一种动态。”
图 2 Barra 的“拴在皮带上的小狗”
1912年，意大利未来主义画家巴拉（1871-1958)的成员创作了著名的未来主义作品《牵着绳子的小狗》（图2）。在画中，由于人物和小狗都在运动，图中女士的裙子下面有很多脚，而且小狗不仅前后脚有很多模糊的影子，而且在它摇摆的尾巴上也有十几个影子。绘制成一系列叠加的组合，得到大家的认可和追捧。
走廊里的躁动（图3）），学派成员，也用了类似的画法，但在题材上，更气势。
图 3 博科尼的《走廊里的躁动》
这种绘画方式显然受到了当时刚刚兴起的摄影连续曝光的影响。摄影师通过连续曝光，将运动的人（物）在连续不同位置的影像留在负片上，很好地记录了人（物）的整个运动过程和细节。有趣的是，这种绘制方式与视网膜光敏成像原理相同：当视网膜感受器不断受到刺激时，就会检测到运动。快速移动的动物将视网膜一个接一个地暴露在“静态图像”的刺激下。前者的刺激消失了，但视网膜上的残像依然存在，后者的刺激已经到来，并在视网膜上形成了一个新的图像。这样，前后几个图形重叠，然后通过视神经的传递，以及视觉中枢和大脑视觉皮层的对比判断让画动起来，动物就会形成一种快速奔腾的感觉。
Bridget Riley 是一位著名的现代艺术家，他对光效艺术的兴趣源于学习了 Seurat 的点画技术。 1960年，她的作品引起了国际艺术界的关注； 1965年，她的画作《敏感的眼睛》被当代艺术博物馆选为展览图录的封面； 1968年，她的作品荣获威尼斯双年展。大奖。评论说，她的画作生动地展示了光效的奥秘。此外，她还是一位旅行达人，周游世界，对古埃及的文化充满崇拜和推崇。
刺激视觉皮层
19世纪下半叶开始，随着西方写实绘画方法的衰落，各种新的绘画流派如雨后春笋般涌现。许多绘画流派都注重“运动的表现”。比如印象派画家莫奈的画作，常常让人感受到雾与水的动态感。其原因作者已经介绍过，这里不再赘述。
最具活力的绘画流派是20世纪中叶发展起来的光效艺术。这派画家利用人眼在光线下观看重复一定形状、按一定顺序变化的图案图像时会产生视错觉的原理，使作品充满变化和灵动，让人目不暇接。图4是英国著名女画家布里奇特·莱利的作品《流动》。观众只要盯着这幅画看一会儿，肯定会感到头晕目眩，无法控制自己。这有什么意义？让科学家来回答这个问题！
图 4 Bridget Riley 的“Flow”
Simon Zekey，英国伦敦大学教授，是一位热爱绘画艺术的著名神经科学家。他经常心血来潮，希望了解大脑是如何感知艺术作品的。他说，如果我们能更好地理解大脑，我们或许能够发展出一种基于生物学的“美学理论”。所以，在他自己的研究中，他有意识地关注观者在观看作品时大脑的反应。
最初认为，当大脑中的视觉皮层处理从视网膜传递来的信息时，信息图像会像幻灯片一样投射在皮层上。现在知道这样的看法并不全面。原始视觉皮层只是视觉皮层的一部分，称为初级视觉皮层（V1），被多个区域包围，V2、V3、V4和V5等。每个区域独立处理不同的视觉信息，例如颜色的 V4 和运动的 V5，必须集成以产生完整的视觉体验。
图5大脑活动的PET图像
图 5 是从 Zeki 的一本书中拍摄的图像。画面分为上下两部分：上图为观看者观看左右画面（左边画面是一幅色彩斑斓的抽象画；右边画面是由一个方向运动的黑白方块组成的图案)，下图是观看者大脑活动的 PET（正电子发射断层扫描）图像，同时分别查看两幅图像。当观看者的大脑皮层活跃时，大脑活跃区的血液循环会发生变化：当一个特殊的细胞对某种信号做出反应时，细胞的新陈代谢就会加快，细胞对血液中氧气的需求量就会增加。也改变。增加，因此在图像中留下一块颜色。
从PET图像可以看出让画动起来，当观察者看彩色图像时，大脑中血流变化的区域仅限于V1和V4区域。而当观察者观看运动图像时，大脑V1区域的血流也会发生变化，当然，因为V1是大脑的初级视觉皮层，所有的视觉信号都必须先经过这里，再经过另一个区域发现的变化是V5。那么这个实验告诉我们，大脑的V4区负责颜色反应，而大脑的V5区负责运动反应。
有趣的是，当我们用 Riley 的“Flow”替换显示运动的原始右侧屏幕时，流向观察者大脑的血流没有明显变化。要知道，赖利画中的线条并没有真正的动感！ Zeki 认为，Reilly 一定是经过多次修改实验后获得了这样的视觉效果，她一定相信通过修改可以增强视觉的运动。所以Zeki说，“艺术家成功地用他自己的神经组织做了实验。”
然而，当我们将左侧屏幕上的彩色抽象画换成真实的植物时，这一次我们发现，当观众在观看自然色彩时，原本对彩色抽象画有反应的大脑区域仍然对此做出反应时间。 ，还增加了新的反应区，比如海马突起从V4区前方延伸到颞叶，隐藏在颞叶中。因此，人们在欣赏自然风光和彩绘时，会有不同的感受。难怪伟大的画家霍克尼会说：“画久了会枯燥，但自然风景不会。”后来有人用野兽派色彩作品代替抽象画，发现大脑的反应会有些不同。如此有趣的研究仍处于起步阶段，Zeki 说：“这些事实再次证明，艺术家实际上是在探索心灵的奥秘，但他们自己并不知道。”
本文最初发表在 2016 年的《科学画报》上。作者林风生，上海大学教授。
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